Khảo sát ảnh hưởng của các dung môi chiết lên hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan từ dịch chiết rong nâu sargassum duplicatum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYỄN THỊ HẢI ÂU

KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC DUNG MÔI CHIẾT LÊN
HÀM LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN
TỪ DỊCH CHIẾT RONG NÂU SARGASSUM DUPLICATUM

LUẬN VĂN THẠC SĨ

KHÁNH HÒA – 2017


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

NGUYỄN THỊ HẢI ÂU
KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC DUNG MÔI CHIẾT LÊN
HÀM LƯỢNG VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN
TỪ DỊCH CHIẾT RONG NÂU SARGASSUM DUPLICATUM
LUẬN VĂN THẠC SĨ
Ngành:

Công nghệ Thực phẩm

Mã số:

60540104

Quyết định giao đề tài:

369/QĐ-ĐHNT ngày 5 tháng 5 năm 2016

Quyết định thành lập HĐ:
Ngày bảo vệ:

24/08/2017

Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. PHẠM ĐỨC THỊNH
2. TS. ĐẶNG XUÂN CƯỜNG
Chủ tịch Hội đồng:
Khoa sau đại học:

KHÁNH HÒA – 2017


LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan mọi kết quả của đề tài: “Khảo sát ảnh hưởng của các dung
môi chiết lên hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan từ dịch chiết rong
nâu Sargassum duplicatum” là công trình nghiên cứu của cá nhân tôi và chưa từng
được công bố trong bất cứ công trình khoa học nào khác cho tới thời điểm này.

Khánh Hòa, Ngày

tháng

năm 2017

Tác giả luận văn

Nguyễn Thị Hải Âu

i


LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, xin chân thành cảm ơn Ban Lãnh đạo trường Đại học Nha Trang,
Lãnh đạo và các Thầy Cô giáo trong Khoa Công nghệ Thực phẩm đã tạo điều kiện
thuận lợi cho học viên trong quá trình học tập nghiên cứu.
Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS. NCVC Phạm Đức Thịnh – Phó Viện
trưởng và TS. NCVC. Đặng Xuân Cường cùng các cán bộ nghiên cứu thuộc Viện
Nghiên cứu và Ứng dụng Công nghệ Nha Trang và đã tận tâm tận lực hướng dẫn học
viên thực hiện đề tài.
Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã luôn quan
tâm, ủng hộ, động viên trong suốt quá trình học tập và thực hiện đề tài.

Khánh Hòa, ngày

tháng

năm 2017

Học viên thực hiện

Nguyễn Thị Hải Âu

ii

MỤC LỤC

Trang
LỜI CAM ĐOAN......................................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................... ii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT .................................................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG....................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................... viii
MỞ ĐẦU ...................................................................................................................................1
I. Đặt vấn đề ..............................................................................................................................1
2. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu ...........................................................................................................2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN...................................................................................................3
1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU ....................................................................................3
1.1.1. Giới thiệu Rong nâu Việt Nam ....................................................................................3
1.1.2. Đặc điểm rong nâu ........................................................................................................4
1.1.3. Thành phần hóa học có trong rong nâu ......................................................................5
1.2. TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN .....................................................................................6
1.2.1. Giới thiệu chung về fucoidan .......................................................................................6
1.2.2. Đặc điểm cấu trúc của fucoidan ..................................................................................7
1.2.3. Hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan trong các loài rong nâu .......... 11
1.2.4. Hoạt tính sinh học và ứng dụng của fucoidan......................................................... 13
1.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP CHIẾT FUCOIDAN TRÊN THẾ GIỚI ............................ 16
1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VỀ FUCOIDAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM
................................................................................................................................................. 20
CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .............................. 25
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 25
2.2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................... 25

2.2.1. Phương pháp phân tích .............................................................................................. 25
2.2.2.1. Phương pháp định lượng fucoidan ........................................................................ 25
2.2.2.2. Phương pháp phân tích hàm lượng tổng carbohydrate ....................................... 26
iii


2.2.2.3. Phương pháp phân tích thành phần đường đơn ................................................... 26
2.2.2.4. Phương pháp phân tích hàm lượng sulfate ........................................................... 27
2.2.2.5. Phương pháp phân tích hàm lượng axít uronic.................................................... 27
2.2.2.6. Phương pháp phổ hồng ngoại IR........................................................................... 27
2.2.2.7. Phương pháp phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR ............................................... 28
2.2.2.8. Phương pháp định lượng protein ........................................................................... 29
2.2.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát .............................................................................. 29
2.2.3. Phương pháp chiết tách fucoidan và phân đoạn fucoidan ..................................... 31
2.2.4. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của dung môi chiết lên hàm lượng của
fucoidan thô cùng các phân đoạn tinh chế của fucoidan trong dịch chiết rong
Sargassum duplicatum.......................................................................................................... 30
2.2.5. Bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của dung môi chiết lên thành phần hóa
học của fucoidan thô và các phân đoạn của fucoidan....................................................... 34
2.4. HÓA CHẤT VÀ CÁC THIẾT BỊ CHỦ YẾU ĐÃ SỬ DỤNG ............................... 35
2.4.1. Hóa chất ....................................................................................................................... 35
2.4.2. Thiết bị chủ yếu đã sử dụng ...................................................................................... 35
2.5. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU .......................................................................... 35
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN..................................................................... 36
3.1. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THU NHẬN FUCOIDAN TỪ DỊCH CHIẾT RONG
MƠ SARGASSUM DUPLICATUM .................................................................................... 36
3.2. PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA FUCOIDAN TỪ DỊCH CHIẾT
RONG MƠ SARGASSUM DUPLICATUM ....................................................................... 40
3.3. PHÂN ĐOẠN TINH CHẾ VÀ PHÂN TÍCH THÀNH PHẦN CỦA CÁC PHÂN
ĐOẠN FUCOIDAN ............................................................................................................. 46

3.4. XÁC ĐỊNH SỰ CÓ MẶT CỦA FUCOIDAN VÀ ĐỘ TINH SẠCH CỦA
FUCOIDAN TRONG SẢN PHẨM.................................................................................... 51
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................................. 57
1. KẾT LUẬN........................................................................................................................ 57
2. KIẾN NGHỊ ....................................................................................................................... 57
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................... 58

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

BKC

: Benzadelkonium Chlori

C2

: Vị trí cacbon số 2

C3

: Vị trí cacbon số 3

C4

: Vị trí cacbon số 4

CS

: Cộng sự

CTAB

: Cetyl trimethylamonium bromide

Da

: Dalton

Dd

: Dung dịch

DEAE

: Diethylaminoethanol

EtOH

: Cồn

Gal

: Galactose

Glc

: Glucose

Gr (+)

: Gram dương

Gr (-)

: Gram âm

Fuc

: Fucose

F20

: Phân đoạn thứ 20

HIV

: Human Immunodeficiency Virus

HPLC

: High Performance Liquid Chromatography

IR

: Infracted spectroscopy

L.B.Nga

: Liên Bang Nga

LPO

: peroxide lipid

Man

: Mannose

MWCO

: Moleculare Weight Cut Off
v


NMR

: Nuclear Magnetic Resonance

PTFE

: Poly Tetra Fluorethylene

S.

: Sargassum

SD

: Standard Deviation

SmF3

: Phân đoạn thứ 3 của fucoidan từ rong Sargassum mcclurei

TCA

: Axít triclorua acetic

TFA

: Trifluoroacetic

US

: United States

VNĐ

: Việt nam đồng

Xyl

: Xylose

vi


DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần hóa học (%) của một số loài rong nâu ............................................5
Bảng 1.2: Hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan chiết từ một số loài rong
khác nhau ..................................................................................................................................6
Bảng 1.3: Hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan chiết từ một số loài rong
khác nhau ................................................................................................................................ 11
Bảng 1.4. Hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan thô từ bốn loài rong nâu ở
Việt Nam ................................................................................................................................. 12
Bảng 1.5: Các phân số fucoidan thô thu được từ rong Undaria Pinnatifida ................ 12
Bảng 1.6: Hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan thô từ rong S. Swartzii .... 13
Bảng 2.1: Các đỉnh đặc trưng IR của fucoidan .................................................................. 28
Bảng 3.1: Hàm lượng và thành phần hóa học cơ bản của các loài rong nâu ở Việt Nam
................................................................................................................................................. 36
Bảng 3.2. Hàm lượng và thành phần monosaccharide của các phân đoạn fucoidan từ
rong S. duplicatum khi sử dụng dung môi chiết là nước .................................................. 48
Bảng 3.3. Hàm lượng và thành phần monosaccharide của các phân đoạn fucoidan chiết
từ rong S. duplicatum khi sử dụng dung môi chiết là dung dịch axít HCl pH 2 .......... 49
Bảng 3.4. Hàm lượng và thành phần monosaccharide của các phân đoạn fucoidan chiết
từ rong S. duplicatum khi sử dụng dung môi chiết là dung dịch CaCl2 2%................... 51

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Phiến lá và phao rong nâu ......................................................................................4
Hình 1.2: Một số các công trình công bố có liên quan đến fucoidan từ năm 1980-2010
....................................................................................................................................................7
Hình 1.3: Cấu trúc fucoidan từ Fucus vesiculosus mô tả vào năm 1950 ..........................8
Hình 1.4: Cấu trúc fucoidan từ Fucus distichus L ..............................................................8

Hình 1.5. Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus ....................................................................8
Hình 1.6. Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum .......................................................9
Hình 1.7: Cấu trúc của fucoidan trong kết quả đo ESI-MS ion dương của một đoạn
trong phân đoạn fucoidan F20 từ rong S. wartzii .............................................................. 10
Hình 2.1. Sơ đồ bố trí thí nghiệm tổng quát ....................................................................... 30
Hình 2.2. Qui trình chiết và tách phân đoạn fucoidan theo bản quyền WO 2005/014657
................................................................................................................................................. 31
Hình 2.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các dung môi chiết lên hàm
lượng của fucoidan thô và các phân đoạn của fucoidan ................................................... 33
Hình 2.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của ba dung môi chiết lên
thành phần hóa học của fucoidan thô và các phân đoạn của fucoidan............................ 34
Hình 3.1: Khối lượng fucoidan thô khi chiết bằng ba dung môi..................................... 37
Hình 3.2: Sự biến đổi hàm lượng fucoidan tinh khiết khi chiết bằng ba dung môi ...... 38
Hình 3.3: Dịch chiết rong nâu S. duplicatum chiết bằng ba dung môi ........................... 39
Hình 3.4: Fucoidan thô thu được khi chiết bằng ba dung môi ....................................... 39
Hình 3.5: Thành phần monosaccharide của fucoidan khi chiết bằng ba dung môi ...... 41
Hình 3.6: Sự biến đổi hàm lượng tổng carbohydrate của fucoidan khi chiết bằng ba
dung môi ................................................................................................................................. 42
Hình 3.7: Sự biến đổi hàm lượng sulfate của fucoidan khi chiết bằng ba dung môi .... 43
Hình 3.8: Sự biến đổi hàm lượng axít uronic của fucoidan khi chiết bằng ba dung môi
................................................................................................................................................. 43
viii


Hình 3.9: Sự biến đổi hàm lượng protein của fucoidan khi chiết bằng ba dung môi ... 44
Hình 3.10: Phân đoạn của fuccoidan chiết từ rong S. duplicatum sử dụng dung môi
chiết là nước ........................................................................................................................... 46
Hình 3.11: Phân đoạn của fuccoidan chiết từ rong S. duplicatum sử dụng dung môi
chiết là dung dịch axít HCl pH 2 ......................................................................................... 48
Hình 3.12: Phân đoạn của fuccoidan chiết từ rong S. duplicatum sử dụng dung môi

chiết là dung dịch CaCl2 2% ................................................................................................ 49
Hình 3.13: Phổ IR của phân đoạn fucoidan chiết từ rong nâu Sargassum duplicatum sử
dụng dung môi chiết là nước ................................................................................................ 52
Hình 3.14: Phổ IR của phân đoạn fucoidan chiết từ rong nâu Sargassum duplicatum sử
dụng dung môi chiết là axít HCl pH 2 ................................................................................ 53
Hình 3.15: Phổ IR của phân đoạn fucoidan chiết từ rong nâu Sargassum duplicatum sử
dụng dung môi chiết là muối CaCl2 2 % ............................................................................ 53
Hình 3.16: Phổ 1H-NMR của fucoidan chiết từ rong nâu S. duplicatum sử dụng dung
môi chiết là muối CaCl2 2 %................................................................................................ 55

ix


TRÍCH YẾU LUẬN VĂN
Khảo sát ảnh hưởng của các dung môi chiết lên hàm lượng và thành phần hóa
học của fucoidan từ dịch chiết rong nâu Sargassum duplicatum
Giới thiệu về đề tài
Fucoidan là tên gọi chung cho các polysaccharide sulfate có nguồn gốc từ rong
nâu, fucoidan được nghiên cứu lần đầu tiên bởi Kylin cách đây hơn 100 năm [27].
Fucoidan chứa các thành phần chính là fucose và sulfate và một số loại đường đơn
khác như galactose, glucose, xylose, mannose, rhamnose và đôi khi là cả các gốc
axetyl. Nhờ sự đa dạng về cấu trúc mà fucoidan sở hữu rất nhiều hoạt tính sinh học thú
vị như: kháng ung thư, kháng viêm, điều hòa miễn dịch, kháng đông tụ máu, kháng
virút,...với tiềm năng ứng dụng rất lớn trong các lĩnh vực như thực phẩm chức năng,
thực phẩm bổ sung, mỹ phẩm và dược phẩm. Vì vậy, fucoidan đã và đang được quan
tâm nghiên cứu của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Fucoidan từ rong nâu Việt Nam
bắt đầu được nghiên cứu khoảng hơn 10 năm trở lại đây và số các công trình công bố
về fucoidan của rong nâu Việt Nam vẫn còn ít, đặc biệt là thông tin về thành phần hóa
học và các nghiên cứu về quy trình chiết tách của fucoidan. Trong khi đó thành phần
hóa học, đặc điểm cấu trúc và hoạt tính sinh học của fucoidan biến đổi phụ thuộc vào

loài rong cũng như các phương pháp chiết tách, các dung môi chiết tách. Vì vậy, việc
nghiên cứu ảnh hưởng của các dung môi chiết tách lên hàm lượng và thành phần hóa
học của fucoidan có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ chế biến để phát triển chúng
thành các sản phẩm hữu ích đối với sức khỏe con người.
Xuất phát từ những lý do trên, đề tài nghiên cứu: “Khảo sát ảnh hưởng của các
dung môi chiết lên hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan từ dịch chiết
rong nâu Sargassum duplicatum” được thực hiện.
Mục tiêu của đề tài
(1)

Xác định được hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan cũng như các

phân đoạn tinh chế của fucoidan từ dịch chiết rong nâu Sargassum duplicatum.
(2)

Đánh giá ảnh hưởng của các dung môi chiết tách lên hàm lượng và thành phần

hóa học của fucoidan cũng như các phân đoạn tinh chế từ dịch chiết rong nâu.
x


Phương pháp nghiên cứu
Rong nâu S. duplicatum sử dụng nghiên cứu có đặc điểm sau: rong có màu nâu
đặc trưng, rong đã trưởng thành và không bị dập nát.
Tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của các dung môi chiết (nước, dd axít HCl pH
2, dd CaCl2 2 %) lên hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan trong dịch chiết
rong nâu Sargassum duplicatum. Sản phẩm fucoidan thu được đem phân tích hàm
lượng fucoidan, hàm lượng tổng carbohydrate, hàm lượng sulfate, hàm lượng axít
uronic, hàm lượng protein và thành phần đường. Sau đó, tiến hành tách phân đoạn tinh
chế fucoidan từ 3 mẫu fucoidan thô đã thu ở trên và đem phân tích hàm lượng và thành

phần hóa học của các phân đoạn fucoidan, từ đó đánh giá ảnh hưởng của dung môi
chiết lên hàm lượng và thành phần của các phân đoạn thu được từ fucoidan thô.
Dữ liệu thực nghiệm được phân tích trên phần mềm SPSS 16.0 với kiểm định
LSD để kiểm tra sự khác biệt giữa các giá trị trung bình với mức ý nghĩa α = 0,05.
Kết quả thu được
1. Hàm lượng fucoidan thu nhận từ rong nâu Sargassum duplicatum khi chiết với
3 dung môi: khi chiết dd CaCl2 2 % là cao nhất 2,77 %, khi chiết dd axít pH 2 là 2,28
%, khi chiết nước % là 2,15 %.
2. Phân tích thành phần các gốc đường cho thấy fucoidan thu nhận từ rong nâu
Sargassum duplicatum khi chiết bằng 3 dung môi đều có thành phần đường fucose,
mannose, galactose, xylose và glucose. Trong đó thành phần fucose và galactose có
hàm lượng lớn hơn các thành phần đường còn lại.
3. Phổ hồng ngoại IR và phổ cộng hưởng từ hạt nhân NMR cho thấy fucoidan thu
nhận từ rong Sargassum duplicatum thuộc nhóm galactofucan sulfate hóa có nhóm
sunfate nằm ở vị trí C4 của vòng fucopyranosse.
4. Fucoidan từ rong nâu Sargassum duplicatum chiết bằng ba dung môi đã được
tách phân đoạn và phân tích thành phần hóa học của các phân đoạn thu được. Chiết
fucoidan bằng nước tách được 3 phân đoạn fucoidan, khi chiết bằng dd axít HCl pH 2
tách được 2 phân đoạn fucoidan, khi chiết bằng dd CaCl2 2 % tách ra được 2 phân
đoạn fucoidan.
Khánh Hòa, ngày .... tháng .... năm 2016
xi


MỞ ĐẦU
I. Đặt vấn đề
Rong nâu Sargassum (Lớp Phaeophyceae) – nguồn tài nguyên sẵn có và dồi dào
trong đại dương với hơn 400 loài đã được mô tả. Ở Việt Nam có trữ lượng rong nâu tự
nhiên khá lớn vào khoảng 10.000 tấn khô/năm, với hơn 120 loài. Rong nâu là loài rong
biển có chứa nhiều hợp chất có hoạt tính sinh học, trong đó có một số hoạt chất sinh

học đã được nghiên cứu và ứng dụng trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm và các sản
phẩm chức năng [47].
Fucoidan là tên gọi chung cho các polysaccharide sulfate có nguồn gốc từ rong
nâu, fucoidan được nghiên cứu lần đầu tiên bởi Kylin cách đây hơn 100 năm [29].
Fucoidan từ rong nâu có cấu trúc rất phức tạp bởi tính đa dạng và khả năng phân
nhánh của chúng với các vị trí sulfate được xếp đặt không theo qui luật. Fucoidan chứa
các thành phần chính là fucose và sulfate và một số loại đường đơn khác như
galactose, glucose, xylose, mannose, rhamnose và đôi khi là cả các gốc axetyl. Nhờ sự
đa dạng về cấu trúc mà fucoidan sở hữu rất nhiều hoạt tính sinh học thú vị như: kháng
ung thư, kháng viêm, điều hòa miễn dịch, kháng đông tụ máu, kháng virút,...với tiềm
năng ứng dụng rất lớn trong các lĩnh vực như thực phẩm chức năng, thực phẩm bổ
sung, mỹ phẩm và dược phẩm. Vì vậy, fucoidan đã và đang được quan tâm nghiên cứu
của nhiều nhà khoa học trên thế giới. Fucoidan từ rong nâu Việt Nam bắt đầu được
nghiên cứu khoảng hơn 10 năm trở lại đây và số các công trình công bố về fucoidan
của rong nâu Việt Nam vẫn còn ít, đặc biệt là thông tin về thành phần hóa học và các
nghiên cứu về quy trình chiết tách của fucoidan. Trong khi đó thành phần hóa học, đặc
điểm cấu trúc và hoạt tính sinh học của fucoidan biến đổi phụ thuộc vào loài rong cũng
như các phương pháp chiết tách, các dung môi chiết tách. Vì vậy, việc nghiên cứu ảnh
hưởng của các dung môi chiết tách lên hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan
có ý nghĩa quan trọng trong công nghệ chế biến để phát triển chúng thành các sản
phẩm hữu ích đối với sức khỏe con người. Sargassum duplicatum là loài rong nâu
phân bố rộng và có thể khai thác trong các vùng ven biển miền Nam Việt Nam. Đây là
loài được cho là có tiềm năng về hoạt tính sinh học cao. Tuy nhiên, thông tin về ảnh

1


hưởng các dung môi chiết lên hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan trên loài
rong Sargassum hiện nay rất hạn chế.
Xuất phát từ những lý do trên, đề tài nghiên cứu: “Khảo sát ảnh hưởng của các

dung môi chiết lên hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan từ dịch chiết
rong nâu Sargassum duplicatum” được thực hiện.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xác định được hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan cũng như các
phân đoạn tinh chế của fucoidan từ dịch chiết rong nâu Sargassum duplicatum.
Đánh giá ảnh hưởng của các dung môi chiết tách lên hàm lượng và thành phần
hóa học của fucoidan cũng như các phân đoạn tinh chế từ dịch chiết rong nâu
Sargassum duplicatum.
3. Nội dung nghiên cứu
- Nghiên cứu thu nhận fucoidan từ rong nâu S. duplicatum theo các dung môi
chiết tách khác nhau (chiết bằng nước, chiết bằng dung dịch axít HCl pH=2, chiết
bằng dung dịch CaCl2 2 %).
- Phân tích hàm lượng và thành phần hóa học của các sản phẩm fucoidan thu
được.
- Tách phân đoạn và phân tích thành phần hóa học của các phân đoạn fucoidan.
- Đánh giá ảnh hưởng của các dung môi chiết lên hàm lượng và thành phần hóa
học của fucoidan và các phân đoạn tinh chế của fucoidan.,
4. Ý nghĩa khoa học của đề tài
Các kết quả của đề tài là cơ sở cho việc sản xuất fucoidan tự nhiên chất lượng tốt
từ rong nâu, đáp ứng nhu cầu nâng cao sức khỏe cộng đồng cũng như giá trị kinh tế
của nguồn tài nguyên rong nâu ở Nha Trang.
5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Luận văn là cơ sở để thu nhận fucoidan từ rong nâu tại Khánh Hòa là cơ sở cho
việc sản xuất thực phẩm chức năng chứa fucoidan, hỗ trợ chữa bệnh cho con người.
2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1. TỔNG QUAN VỀ RONG NÂU

1.1.1. Giới thiệu rong nâu Việt Nam
Năm 1837 cuộc thám hiểm bờ biển Việt Nam được thực hiện trên tàu “La
Bonite”, Gaudichaud đã thu được một loài Turbinaria và 4 loài Sargassum, sau đó
Busseuil thu thêm 4 loài nữa. Mãi đến năm 1954 Dawson đến làm việc tại Viện Hải
Dương Học Nha Trang có mô tả thêm 2 loài. Toàn bộ các mẫu vật đó hiện nay đều
không còn lưu giữ tại Việt Nam. Giáo sư Phạm Hoàng Hộ năm 1961 trong luận án đã
mô tả 15 loài, đến năm 1967 mô tả được 41 loài ở Miền bắc, Nguyễn Hữu Dinh trong
luận án năm 1972 mô tả được 22 loài, nếu so với rong Miền nam đã bổ sung được 9
loài cho hệ rong mơ Việt Nam. Năm 1992 Nguyễn Hữu Đại trong luận án đã mô tả 52
loài và trong “Rong mơ Việt Nam nguồn lợi và sử dụng” 1997 đã mô tả 68 loài [8].
Hầu hết các loài rong nâu sinh trưởng và phát triển ở dạng sống bám với hình
thức sinh sản chủ yếu là hữu tính, thích hợp với điều kiện sinh thái môi trường có độ
mặn cao, nước trong và có sóng. Vì vậy rong nâu phân bố phổ biến ở các bãi triều đáy
cứng (đá tảng, đá, san hô chết, các rạn ngầm...) ven biển và các đảo. Do đặc điểm của
địa hình có nhiều núi ở ven biển hoặc lấn ra sát biển, tạo thành nhiều mũi và bãi triều
đáy đá cứng và có nhiều rạn san hô chết kéo dài, độ muối ổn định và cao quanh năm,
các dòng sông ngắn và có nhiều đảo, nên vùng biển Đà Nẵng (chân đèo Hải Vân, bán
đảo Sơn Trà), Quảng Nam (Cù Lao Chàm, Núi Thành), Quảng Ngãi (Bình Châu, đảo
Lý Sơn, Sa Huỳnh), Bình Định (Phù Mỹ, Qui Nhơn), Phú Yên (vịnh Xuân Đài, Cù
Mông), Khánh Hòa (vịnh Văn Phong, Hòn Khói, vịnh Nha Trang, vịnh Cam Ranh),
Ninh Thuận (huyện Ninh Hải, Ninh Phước) có nhiều rong nâu. Còn vùng bờ biển từ
Bình Thuận đến Bà Rịa-Vũng Tàu, ven biển có nhiều bãi triều đáy cát, chỉ có một ít
mũi bãi triều đáy đá ở mũi Né, Long Hương (Bình Thuận), Long Hải, Vũng Tàu (Bà
Rịa - Vũng Tàu) nên rong nâu không nhiều. Đoạn bờ biển Tây Nam Bộ thuộc tỉnh
Kiên Giang chỉ từ Hòn Chông, Hòn Trẹm (xã Bình An) đến thị xã Hà Tiên, Mỹ Đức,
giáp biên giới Campuchia, xuất hiện nhiều bãi triều đáy đá và các đảo, độ muối cao và
ổn định mới có rong nâu phát triển. Nhìn một cách tổng quan vùng ven biển và đảo từ
3

Đà Nẵng đến Vũng Tàu và huyện Hà Tiên (từ xã Bình An đến Mỹ Đức Hà Tiên) là hai
khu vực ở ven biển phía Nam Việt Nam rong nâu phân bố tập trung.
1.1.2. Đặc điểm rong nâu
Rong nâu là loài rong to mọc thành bụi, có nhánh mang nhiều phiến dạng của lá,
phiến có răng mịn giống như lá mơ do đó có tên là rong lá mơ hay gọi tắt là rong mơ.
Các loài rong nâu đều có phao, phao nhiều hay ít to nhỏ khác nhau, hình dạng của
phao là hình cầu trái xoan, đường kính của phao nhỏ khoảng 0,5:0,8 mm, phao lớn
khoảng 5:10 mm, phao có thể mang cánh hoặc không. Nhờ có hệ thống phao rong luôn
giữ được vị trí thẳng đứng môi trường biển [4].

Hình 1.1: Phiến lá và phao rong nâu Sargassum duplicatum
Rong nâu mọc trên tất cả các loài vật bám cứng, trên các thành vách đá dốc đứng,
các bãi đá tảng, các vùng có đá ngầm hay san hô ngầm, nhưng thích nghi nhất là trên
vật bám đá san hô. Trên vùng san hô chết, chúng mọc thành quần thể dày, phân bố
thành quần thể dày, phân bố tương đối đều, mật độ khi rong trưởng thành có thể đạt 10
cá thể/dm2, cho nên vào mùa phát triển của chúng rất ít các loài rong biển khác có thể
mọc chen được vào trong quần thể rong này [4]. Mùa vụ rong nâu có sự sai khác chút
ít tùy thuộc từng loài, nơi phân bố, tùy các điều kiện môi trường sống,... nhưng nhìn
chung quy luật về mùa vụ khá rõ rệt. Chúng tăng trưởng rất mạnh từ tháng 2 đến tháng
3, đa số các loài có kích thước tối đa vào tháng 3, 4 và hình thành các cơ quan sinh
sản, sau đó sẽ bị sóng nhổ tấp vào bờ và tàn lụi. Đến tháng 7 các bãi rong đều trơ trụi.
Một số loài như S. mcclurei, S. kjellmanianum, S. polycystum phát triển và tàn lụi sớm
(tháng 4). Trong khi đó các loài ở vùng dưới triều như S. binderi, S. microcystum,...
mọc chậm hơn, đến tháng 6, 7 đôi nơi vẫn còn quần thể rong này. Một vài loài rong

4


thích nghi trong các vùng vịnh yên sóng có thể tồn tại và phát triển tốt vào tháng 7 như
S. polycystum và S. longicaulis [4].

Trong luận văn này, loài rong Sargassum duplicatum là loài mới và cũng có sản
lượng ở Khánh Hòa, hiện ở Việt Nam chưa có công bố cụ thể nào về ảnh hưởng của
các dung môi chiết đến fucoidan của một loài rong nâu cụ thể. Do vậy chọn loài rong
S. duplicatum làm nguyên liệu để đánh giá ảnh hưởng của dung môi chiết lên hàm
lượng và thành phần hóa học của fucoidan từ rong nâu. Từ đó lựa chọn loại dung môi
tối ưu với mục đích sử dụng khác nhau của fucoidan.
1.1.3. Thành phần hóa học có trong rong nâu
Rong nâu có chứa đa dạng các thành phần hóa học, chúng đều là các thành phần
có giá trị về mặt dinh dưỡng cũng như dược liệu bao gồm: các axít amin, các axít béo
nhiều nối đôi, các vitamin và khoáng chất, polyphenol, các hợp chất chứa iốt,
laminaran, alginate và fucoidan (Bảng 1.1). Trong số các hợp chất polysaccharide của
rong nâu thì fucoidan là hợp chất được đặc biệt quan tâm nghiên cứu do chúng sở hữu
rất nhiều hoạt tính sinh học thú vị (kháng u, kháng đông tụ máu, kháng virút, kháng
viêm, chống oxi hóa,...) với tiềm năng ứng dụng rất lớn để làm dược liệu [31,65].
Bảng 1.1: Thành phần hóa học (%) của một số loài rong nâu [5]
Loài

Ascophyllum nodossum

Laminaria digitata

Alaria esculenta

Nước

70-85

73-90

73-86

Tro

15-25

73-90

73-86

Alginic acid

15-30

20-45

21-42

0

0

0

Laminaran

0-10

0-18

0-34

Mannitol

5-10

4-16

4-13

Fucoidan

4-10

2-4

Nd

Floridosid

0

0

0

Protein

5-10

8-15

9-18

Chất béo

2-7

1-2

1-2

Tamin

2-10

0,1

0,5-6,0

Xylan

5


Kali

2-3

1,3-3,8

Nd

Natri

3-4

0,9-2,2

Nd

Magie

0,5-0,9

0,5-0,8

Nd

Iốt

0,01-0,1

0,3-1,1

0,05

1.2. TỔNG QUAN VỀ FUCOIDAN
1.2.1. Giới thiệu chung về fucoidan
Fucoidan là một anion polysaccharide sulfate hóa nằm trong thành tế bào của
rong nâu, hợp chất này được phân lập và mô tả lần đầu tiên bởi Kylin vào năm 1913

[29], khi đó nó có tên là “fucoidin” theo tên gọi của gốc đường fucose là thành phần
chính tạo nên polysaccharide này. Các polysaccharide rong nâu thực tế có thành phần
phức tạp hơn nhiều. Ngoài fucose và sulfate, chúng còn có thể chứa nhiều các
monosaccharide khác như: galactose, xylose, manose, axít glucuronic,... đồng thời có
thể bị acetyl hóa một phần. Nhờ sự đa dạng về thành phần và cấu trúc mà fucoidan sở
hữu nhiều hoạt tính sinh học thú vị như: kháng đông tụ máu, kháng huyết khối, kháng
virút, chống kết dính tế bào, chống tạo mạch (antiangiogentic), kháng viêm, kháng u,
kháng bổ thể (anticomplementary), điều biến hệ miễn dịch, v.v... [31]. Nhờ vậy,
fucoidan đã trở thành đối tượng thu hút được nhiều sự quan tâm nghiên cứu của các
nhà khoa học trên thế giới với tiềm năng ứng dụng rất lớn trong các lĩnh vực như thực
phẩm chức năng, thực phẩm bổ dưỡng, dược liệu. Cùng với số đó các công trình
nghiên cứu về fucoidan đã tăng vọt trong khoảng 10 năm trở lại đây (Hình 1.2) [38].

6


Hình 1.2: Một số các công trình công bố có liên quan đến fucoidan từ năm 19802010 [38]
1.2.2. Đặc điểm cấu trúc của fucoidan
Fucoidan là một polysaccharide sulfate được tách chiết từ rong nâu, có cấu tạo
gồm mạch chính có mặt α-L-Fucose sulfate, ngoài ra có thể có D-galactose, Dmannose, D-xylose, L-rhamnose, D-glucose, axít D-uronic và có thể có phân bố ngẫu
nhiên của các gốc acetyl [54]. Cấu trúc của fucoidan có trong rong nâu là vô cùng
phức tạp và không đồng nhất với những thay đổi về mô hình liên kết, sự phân nhánh,
vị trí nhóm sulfate cũng như các gốc đường [11]. Vì vậy, việc phân tích cấu trúc của
fucoidan vẫn còn là vấn đề nan giải, ngay cả khi sử dụng các kỹ thuật phổ NMR phân
giải cao mới nhất. Đã có nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định cấu trúc chi tiết
của fucoidan được công bố, nhưng chỉ có một vài kết quả nghiên cứu phát hiện được
tính quy luật trong cấu trúc của fucoidan. Dưới đây là một số ví dụ về cấu trúc của
fucoidan được phân lập từ rong biển:
Percival và Ross (1950) đã mô tả cấu trúc fucoidan từ rong Fucus vesiculosus là
một polysaccharide có bộ khung mạch chính là α-L-fucose(1→2), vị trí mạch nhánh là

gốc đường α-L-fucose(1→3) và nhóm sulfate chủ yếu gắn ở vị trí C4 của gốc đường
L-fucospynanose (Hình 1.3) [54].

7


Hình 1.3: Cấu trúc fucoidan từ Fucus vesiculosus mô tả vào năm 1950 [54]
Năm 2004 và 2006, Bilan và cộng sự đã công bố hai cấu trúc fucoidan từ rong
Fucus distichus L và Fucus seratus được tạo thành bởi các gốc (1→3)-α-L-Fucp liên
kết lặp lại một cách tuần tự, nhóm sulfate chủ yếu ở vị trí C-2 và C-2,4 (Hình 1.4 và
Hình 1.5) [40, 41].

Hình 1.4: Cấu trúc fucoidan từ Fucus distichus L [40]

Hình 1.5. Cấu trúc fucoidan từ Fucus serratus [59]
Năm 2011, Chevolt và cộng sự đã phân lập được fucoidan từ rong nâu
Ascophyllum nodosum [35], cấu trúc fucoidan oligosacharide (bậc polyme hóa từ 8-14)
của loài rong này được cấu thành bởi các liên kết luân phiên α(1→3) và α(1→4) Hình
1.7 [18].

8


Hình 1.6. Cấu trúc fucoidan từ Ascophyllum nodosum [18]
Tại Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về cấu trúc của fucoidan từ
rong đã được công bố trên các tạp chí, các tác giả thuộc Viện Nghiên cứu và Ứng dụng
Nha Trang cũng đã và đang thực hiện một số đề tài khoa học liên quan đến cấu trúc và
hoạt tính của fucoidan. Năm 2007, Bùi Minh Lý và cộng sự đã có 2 công bố về đặc
điểm cấu trúc của 5 loài rong nâu phổ biến ở miền trung, hàm lượng D-galactose
chiếm tỉ lệ gần bằng của L-fucose trong 4 loài rong S. polycystum, S. swartzii, S.

oligocystum và S. denticarpum. Ngoài ra còn có các đường D-xylose, D-glucose chiếm
tỉ lệ nhỏ 2-9 %, đường D-rhamnose và D-manose với khoảng 9-17 %. Năm 2008, cấu
trúc phân đoạn fucoidan từ loài rong S. swartzii đã được xác định (Hình 1.7) [5].

9


Hình 1.7 Cấu trúc của fucoidan trong kết quả đo ESI-MS ion dương của
một đoạn trong phân đoạn fucoidan F20 từ rong S. swartzii
a): cấu trúc một đoạn trong phân đoạn fucoidan F20
b): sơ đồ cắt mảnh của một đoạn trong phân đoạn fucoidan F20
Năm 2013, Thành Thị Thu Thủy và cộng sự đã công bố cấu trúc từ rong
Turbinaria có hàm lượng sulfate cao và thành phần đường rất đơn giản chỉ gồm fucose
và galactose. Cấu trúc bộ khung của fucoidan là các gốc α-L-Fucp liên kết 3, sulfate
chủ yếu ở vị trí C2 và một phần ở vị trí C4 [62].
Năm 2015, Bùi Minh Lý và cộng đã công bố cấu trúc của phân đoạn fucoidan
SmF3 từ rong S. mcclurei. Mạch chính của fucoidan SmF3 gồm:
→3)-Fucp(4,2SO3-)-(1→3)- Fucp(4,2SO3 -)-(1→
Mạch nhánh tồn tại các đoạn mạch sau:
Fuc(2SO3 -)-(1→4)-Gal-(1→3)-Fuc(2SO3-)-(1→4)-Gal-(1→3)-Fuc
và Gal(2SO3-)-(1→3)-Fuc(2SO3-)-(1→4)-Gal-(1→3)-Fuc-(1→3)-Fuc
Như vậy, các công bố về cấu trúc của fucoidan được phân lập từ các loài rong
vùng ôn đới, thành phần hóa học của các loại fucoidan này nhìn chung chỉ một gốc
đường fucose và sulfate. Trong khi đó, fucoidan của các loài rong ở vùng nhiệt đới
thành phần hóa học của fucoidan phức tạp hơn nhiều khi trong phân tử của chúng
thường tồn tại đồng thời nhiều gốc đường khác nhau.

10

1.2.3. Hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan trong các loài rong nâu
Hàm lượng của fucoidan phụ thuộc vào loài rong, địa điểm và thời gian thu
hoạch rong. Năm 1997, Park và cs đã công bố hàm lượng fucoidan từ 1-20 % trọng
lượng rong khô và phụ thuộc vào loài rong [52]. Trước đó, công bố của Stewart và cs
(1961) cho rằng hàm lượng fucoidan của rong nâu không thay đổi nhiều khi thu rong ở
các mùa vụ khác nhau [60]. Năm 1994, Koo đã công bố hàm lượng fucoidan được
phân lập từ các loài rong Laminaria religiosa, Undaria pinnatifida, Hizikia fusiforme
và Sargassum fulvellum lần lượt là 2,7 %; 6,7 %; 2,5 % và 1,6 % [28].
Trên thế giới một số loài rong nâu khác cũng đã được nghiên cứu và công bố
hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan (Bảng 1.3).
Bảng 1.3. Hàm lượng và thành phần hóa học của fucoidan chiết từ một số loài
rong khác nhau
Loài

Hàm
lượng *

A xít
uronic **

Fucose ♥

Sulfate ♣

Protein ♦

Fucus vesiculosus a

52,2

28,2

9,7

6,9

11,1

Sargassum muticuma

51,8

27,9

3,2

5,0

19,4

Sargassum swartzii d

-

6,7

-

23,5

-

Undaria pinnatifida
f.typica g

1,1

-

-

-

-

Undaria pinnatifida
f.distans g

2,1

-

-

-

-

Undaria pinnatifida
(Samcheok)g

3,8

-

-

-

-

Undaria pinnatifida
(sporophyl)h

8,8

-

-

41,5

2,8

Turbinaria decurens j

57,2

-

15,5

6,4

-

Laminaria digitata a

41,0

46,4

2,3

3,7

11,9

Laminaria japonica b

-

1,9

29,1

33,0

1,3

Hizikia fusiforme e

-

19,4

18,6

11,8

1,7

*: hàm lượng tính theo khối lượng rong khô đã loại chất béo
**: axít uronic được đo bằng phương pháp axit carbazole-sulfuric (Bitter & Muir, 1962)
♥ hàm lượng Fucose được đo bằng phương pháp cysteine-sulfuric (Dische & Shettles, 1948)
♣ hàm lượng sulfate được đo bằng phương pháp Bari Clorid (Dodgson & Price, 1962)
♦ protein được đo theo phương pháp Bradford (Bradford, 1976)
11


a: (Mabeau et al., 1990); b: (Wang et al., 2007); c: (Usov et al., 2005); d: (Ly et al., 2005); e: (Li et al.,
2006); f: (Ponce et al., 2003); g: (Lee et al., 2006); h: (Yang, Chung, & You, 2008), j: (Eluvakkal et
al., 2010)

Ở Việt Nam thành phần hóa học của fucoidan có trong các loài rong nâu trong đó
có loài rong nâu S. duplicatum đã được chúng tôi công bố năm 2016 (Phụ lục III) thể
hiện Bảng 1.4.
Bảng 1.4: Thành phần hóa học của fucoidan từ bốn loài rong nâu ở Việt
Nam (Phụ lục III)
**

Loài rong
Uronic Sulfate ,
Thành phần monosaccharide, mol (%)
acid **,
%
Fuc
Man
Gal
Xyl
Glc
%
Sargassum
14.2
24.7
45.6
8.0
44.5
2.3
0
feldmannii
Sargassum
12.7
21.9
44.8
10.2
32.3
9.9
2.8
duplicatum
Sargassum

6.5
25.6
42.2
10.3
38.0
9.5
0
binderi
Sargassum
10.8
23.3
40.1
15.9
38.7
5.3
0
denticarpum
**: Hàm lượng tính theo khối lượng của fucoidan
Fucoidan thô được tách phân đoạn bằng sử dụng sắc ký trao đổi ion trên cột
DEAE-cellulose, một kỹ thuật phân tách các phân tử dựa trên tổng lượng điện tích của
phân tử. Do các fucoidan có nhóm sunfate mang điện tích âm, chúng có thể liên kết
với các cột trao đổi anion, chứa các nhóm chức tích điện dương như diethylaminoethyl
(DEAE). Bảng 1.5 cho thấy phân đoạn của fucoidan thô từ Undaria pinnatifida sử
dụng DEAE Sephadex A-25 [59]. Bảng 1.6 cho thấy thành phần hoá học của các phân
đoạn fucoidan thu được sau khi cho fucoidan thô từ rong S. swartzii chạy qua cột
DEAE Sephadex A-25 [35].
Bảng 1.5: Các phân số fucoidan thô thu được từ Undaria pinnatifida [59]

Fucose

Mannose

14

2,0

58,49

9,05

28,68 1,97

1,81

F2

2.0M

29,7

29

-

52,38

1,02

46,59

0,0

*: Hàm lượng monosaccharide được đo bằng hệ thống HPLC
12

0,0

Xylose

A xít uronic %

31,7

Glucose

Sulfate %

1.0M

Galactose

Hàm lượng %

F1

Phân đoạn

NaCl

Thành phần monosaccharide *(%)